摘 要:通过改变火焰矫正温度,从火焰矫正后钢管的硬度、显微组织以及析出相三个方面研究 了火焰矫正温度对SAＧ２１３TP３４７H 不锈钢管组织和性能的影响.结果表明:火焰矫正温度愈高, 矫正后钢管的硬度则愈低;不锈钢管在火焰矫正过程中没有发生相变,始终是单相奥氏体,但矫正 温度过高容易产生晶粒长大、过热甚至过烧. 

关键词:火焰矫正;不锈钢管;温度;组织;性能 

中图分类号:TG１５７ 文献标志码:A 文章编号:１００１Ｇ４０１２(２０１８)０６Ｇ０３９５Ｇ０３

在锅炉结构中,管屏形状各异,很多管子具有空 间结构的转角,部分管子甚至有四五处空间转角. 锅炉公司在管屏生产制造过程中,管子弯管后经常 与图纸要求存在一定的角度偏差、平面度偏差、尺寸 偏差等[１];或由于现有的制造工艺手段,管屏在装配 过程中存在偏差,这就需要对其进行手工火焰矫正, 以减小或消除其装配偏差,保证产品的顺利安装[２].

火焰矫正就是采用火焰局部加热钢材的方法对 变形的钢材进行矫正.金属材料具有热胀冷缩的特 性,当局部加热时,被加热的区域受热而膨胀,而周围 未加热区域温度低,使膨胀受到阻碍.停止加热后, 金属冷却收缩,使加热处金属纤维比原先的短.火焰 矫正正是利用这种新的变形去矫正原来的变形[３].

笔者对 SAＧ２１３TP３４７H 不锈钢弯管进行了不 同温度的火焰矫正,对火焰矫正后不锈钢管的硬度、 晶粒度、显微组织等进行了测试,进而研究了火焰矫 正温度对SAＧ２１３TP３４７H 不锈钢管性能的影响.

１ 试样制备与试验方法 

试验材料为SAＧ２１３TP３４７H 不锈钢管,规格为 ?５１mm×９ mm,其 化 学 成 分 (质 量 分 数/％)为: ０．０６C,０．４２Si,１．５６Mn,０．０２２P,０．０１２S,９．３９Ni, １７．３０Cr,０．０８Cu,０．５５Nb,余量 Fe.

首先 采 用 R ＝１７０ mm 的 弯 曲 半 径 对 SAＧ ２１３TP３４７H 不锈钢管进行弯曲,弯曲角度为１８０°. 对弯曲后的不锈钢管弯头进行了着色探伤,未发现 裂纹.然后对不锈钢管弯头进行了不同温度的火焰 矫正,火焰矫正温度采用红外线测温仪检测.最后 在矫正后的不锈钢管的不同部位取样,分别进行布 氏硬度试验和金相检验.

２ 试验结果与讨论 

２．１ 火焰矫正温度对硬度的影响 

从图１的布氏硬度试验结果来看,首先可以看 到未经火焰矫正的不锈钢弯头的布氏硬度明显高于 原材料不锈钢管的,这是因为钢管弯曲后产生了明 显的形变硬化;其次火焰矫正均不同程度地降低了 不锈钢弯头部位的硬度,且随着火焰矫正温度的提 高,硬度不断下降.

对于钢材,有残余应力的位置,一般硬度会提 高,即残余应力与硬度基本成正比关系[４].不锈钢 锅炉管由于弯管过程中产生了形变硬化,使其保留 了较多的残余应力,因而硬度较高.此时的不锈钢 弯头在热力学上来说是处于一种亚稳状态,如果升 高温度使金属中的原子获得足够的能量,它将克服 亚稳状态与稳定状态之间的势垒,经冷塑性变形的 金属将自发地通过点阵缺陷的重新排列而恢复到冷 变形前的状态[５].

２．２ 火焰矫正温度对显微组织的影响 

对火焰矫正后的不锈钢管弯头进行显微组织分 析,见图２~６.SAＧ２１３TP３４７H 奥氏体不锈钢在加 热过程中没有发生相变,火焰矫正后的显微组织始 终为奥氏体.由图２可见,不锈钢管弯管后的晶粒 度为６级,存在明显的变形组织,滑移线清晰可见. 由图３可见,当火焰矫正温度为１１００ ℃时,晶粒变 细,晶粒度为７．５级,变形组织(黑色变形带)明显减少.当对 SAＧ２１３TP３４７H 不锈钢弯头进行低温加 热时,变形组织减少是因为加热过程中不锈钢弯头 的内应力得到了有效的释放,火焰矫正起到了去应 力退火的作用,当火焰矫正温度为１１００ ℃时,不锈 钢弯头开始发生再结晶,即由于弯管变形程度大,储能增加,促进在原来的变形组织处形核长大产生无 畸变的新 晶 粒.由 图 ４ 可 见,当 火 焰 矫 正 温 度 为 １２００ ℃时,不锈钢管的外表面晶粒迅速长大;当火 焰矫正温度达到１３００ ℃时,不锈钢管已经达到过 热甚至过烧状态,见图５和图６.

２．３ 火焰矫正温度对析出相的影响 

将未经火焰矫正的不锈钢弯头和经火焰矫正后 的不锈钢弯头试样在扫描电镜下进行析出相分析,并 对晶界、晶内析出相进行能谱分析.通过扫描电镜观 察和能谱分析发现:在SAＧ２１３TP３４７H 原材料钢管中 有少量的铝未固溶,以颗粒的形式存在;经过不同温 度火焰矫正后的不锈钢弯管晶界同样有少量的铝颗 粒,均未发现有Cr２３C６ 碳化物析出相,因此在晶界附 近也就不会出现贫铬现象.这说明对不锈钢弯头进 行火焰矫正并不会使钢中的析出物有所增加,从而降 低SAＧ２１３TP３４７H 不锈钢管的抗氧化和抗腐蚀能力.

３ 结论 

(１)火焰矫正会降低 SAＧ２１３TP３４７H 不锈钢弯 头的硬度,且火焰矫正温度愈高,硬度降低得愈多. 

(２)SAＧ２１３TP３４７H 不锈钢弯头的显微组织在 火焰矫正过程中没有发生相变,始终是奥氏体.在 １１００ ℃对钢管进行火焰矫正会使钢管表面晶粒发 生再结晶,在其表层产生一层很薄的晶粒度超过标 准要求的细晶层;当火焰矫正温度达到１２００ ℃时, 外表面晶粒迅速长大;温度继续升高不锈钢管外表 面会产生过热甚至过烧组织. 

(３)火焰矫正温度对 SAＧ２１３TP３４７H 不锈钢 弯头的析出相和抗晶间腐蚀性能影响不大.

参考文献: 

[１] 于岩,马清波,陈增有,等．热矫正对 Q３４５E低合金钢 焊接接头疲劳性能的影响[J]．热加工工艺,２０１５(３): ３８Ｇ４０,４４． 

[２] 杨涤心,孙远方．火焰矫正温度对低合金高强钢焊件 组织及性能的影响[J]．金属热处理,２０１１,３６(８):２９Ｇ ３３． 

[３] 吴安,李晋．６７０t/h锅炉屏式过热器爆管原因分析及 其解决方案[J]．动力工程,２００３,２３(６):２７６１Ｇ２７６８． 

[４] 张磊,廉根宽．电站锅炉四管泄漏分析与治理[M]．北 京:中国水利水电出版社,２００９． 

[５] 郭兆彬,于岩,李秋实,等．热矫正温度对S３５５J２W＋N 低合金钢对接接头疲劳性能的影响[J]．理化检验(物 理分册),２０１５,５１(８):５４６Ｇ５４９． 

文章来源——材料与测试网